Encuentran demasiadas estrellas masivas en el Universo temprano y cerca de la Vía Láctea

Dos grupos de astrónomos han descubierto que las galaxias starburst en el Universo temprano y en las regiones de formación estelar en una galaxia cercana contienen una proporción mucho mayor de estrellas masivas que la que se encuentra en galaxias menos activas.

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Tres ciudades en Orión

La Gran Nebulosa de Orión es uno de los sitios ideales para comenzar a conocer de astronomía e incluso de astrofísica. Justo en la espada del gigante, debajo de las tres estrellas tan características del cinturón, la nebulosa se muestra como una región de formación de estrellas, asequible con pequeños telescopios o incluso con binoculares. Pero no solo eso: es una de las más cercanas (unos 1,350 años luz) y además es cunero de estrellas mucho más grandes y masivas que el Sol.

Así, Messier 42, como también es conocida, se ha convertido en uno de los objetos predilectos para los astrónomos que buscan saber cómo es el nacimiento de las estrellas. Al respecto, una de las grandes preguntas es cómo es el procesos de formación en esas regiones. Pues bien…

Telescopios VLT en Chile (ESO)

Un grupo de astrónomos acaba de publicar un artículo donde observaron la Nebulosa de Orión con el telescopio VLT Survey, en Chile, y han descubierto, de forma inesperada, tres diferentes poblaciones de estrellas jóvenes dentro de la nebulosa. Esto sugiere que la formación estelar podría haberse dado en brotes, donde cada uno se produjo en una escala de tiempo mucho más rápido de lo que se pensaba anteriormente.

El equipo liderado por el astrónomo de la ESO, Giacomo Beccari, utilizó datos de calidad inigualable, tomados con la cámara OmegaCAM, para medir con precisión el brillo y los colores de las estrellas dentro de la nebulosa. Estas mediciones permitieron determinar la masa y las edades de las estrellas. Para su sorpresa, los datos revelaron tres secuencias diferentes de edades potencialmente diferentes.

“Mirar los datos por primera vez fue uno de esos momentos ¡Wow!, que suceden sólo una o dos veces en la vida de un astrónomo”,

dice Beccari, autor principal del artículo que presenta los resultados.

Sobre esta imagen de la Nebulosa de Orión podemos ver las posiciones de algunas estrellas de las tres poblaciones encontradas. En azul tenemos los objetos más viejos, en rojo los más jóvenes y en verde los intermedios. Los episodios o brotes de formación parecen haberse dado por separado en los últimos tres millones de años. (ESO)

Sin embargo, durante el proceso de análisis, los astrónomos también consideraron otra posibilidad: que los datos del brillo y color diferentes, en lugar de indicar diferentes edades, fueran debidos a estrellas no resueltas, no distinguibles en las imágenes. Esto haría parecer a las estrellas detectadas más brillantes y más rojas de lo que realmente son. Pero esta hipótesis implicaría propiedades bastante inusuales de estrellas binarias, que nunca antes se habían observado.

“Aunque todavía no podemos descartar formalmente la posibilidad de que estas estrellas sean binarias, parece mucho más natural aceptar que lo que vemos son tres generaciones de estrellas que se formaron una detrás de otra, en menos de tres millones de años”,

dice Beccari.

Otras mediciones de las estrellas, tales como sus velocidades de rotación y espectros, también indicaron que deben tener diferentes edades.

“Este es un resultado importante. Lo que estamos presenciando es un cúmulo de estrellas, al principio de sus vidas, que no se formaron simultáneamente. “

confirma Monika Petr-Gotzens, coautora y también adscrita a la ESO.

Los nuevos resultados sugieren fuertemente que la formación estelar en el cúmulo de la Nebulosa de Orión se desarrollo en brotes, como si tres ciudades diferentes se levantaran en momentos diferentes, y más rápidamente de lo que se había pensado.

Información del sitio ESO.

La difícil tarea de ver nacer una estrella

Nunca nadie ha presenciado el nacimiento de una estrella. ¿Porqué? Bueno… a diferencia de lo que comúnmente entendemos como “nacimiento” en la naturaleza terrestre, los procesos de formación y crecimiento en muchos objetos cósmicos generalmente duran miles, cientos de miles o millones de años. A lo más que aspiramos es a valorar de forma aproximada si las características de algo corresponden con los momentos previos, recientes o tardíos al “instante de…”, en este caso, el nacimiento de las estrellas.

Por otro lado, mirar hasta las entrañas de las regiones donde nacen las estrellas es una tarea sumamente difícil (debido al polvo y gas apostado ahí) y requerimos usar luz invisible a nuestros ojos, es decir, ondas de radio, microondas y radiación infrarroja que logran salir desde los astros más embebidos. Y aún así, muchas veces resulta más fácil detectar fenómenos “indirectos”, que nos ayudan a inferir los procesos principales que nos interesan.

Antenas del Observatorio ALMA, uno de los instrumentos más poderosos para observar tanto discos protoplanetarios, como flujos moleculares. (ESO)

Por ejemplo, hay dos señales contundentes que nos indican que las estrellas se encuentran aún en sus etapas más tempranas. Primero, los discos de gas y polvo que las alimentan; y segundo, chorros o jets que se forman mientras estos materiales intentan caer hacia el centro, pero terminan expulsados (y empujando material a su alrededor) a miles de millones de kilómetros, creando largas estructuras bipolares, asequibles para muchos telescopios.

Así, el estudio de estos “flujos de gas molecular” resulta muy importante para dilucidar las propiedades de la o las estrellas que recién han comenzado a crecer.

Imagen artística de un disco protoplanetario con jets o flujos bipolares.

Aunque es complicado observar y estudiar directamente el hidrógeno molecular, la principal fuente de alimento de las estrellas en crecimiento (y abundante en esos chorros de material empujado), los científicos han encontrado formas de filtrar la luz que les interesa y analizarla. Al día de hoy, hay muchos telescopios y cámaras que detectan la radiación producida por excitación de las moléculas de hidrógeno (H2).

Eso fue lo que recientemente hicieron un grupo de astrónomos liderados por la Dra. Grace Wolf-Chase, del Planetario Adler, en Chicago, EU. Ellos usaron un instrumento llamado NICFPS (que significa Near-Infrared Camera and Fabry-Perot Spectrometer), que básicamente es una cámara Infrarroja con un espectrógrafo, montado en un telescopio de 3.5 metros en Nuevo México, EU. La combinación del telescopio con la cámara, que filtra rebanadas de luz infrarroja, permite ver la radiación que sale cuando el H2 choca violentamente y brilla a esas longitudes de onda.

Observatorios ARC y SDSS en Apache Point Observatory, NM, EU.

Para evitar confusión con material no asociado a los flujos, los investigadores establecieron límites mínimos en la cantidad de radiación, pudiendo trazar las eyecciones y las jóvenes estrellas que los producen. En especial, este tipo de observaciones se realizan donde se cree que hay estrellas mucho más masivas que el Sol, en sus etapas tempranas de crecimiento.

Los astrónomos encontraron que, de forma similar a las estrellas de baja masa (como el Sol), las más grandes y masivas presentan chorros de gas molecular y casi con seguridad discos que las alimentan, extrapolando así, los mismos procesos de formación para casi cualquier tipo de estrella.

Este es apenas un ejemplo de las muchas y variadas observaciones que se hacen en la difícil tarea de ver nacer una estrella, o por lo menos, ver las primerísimas etapas de su vida.

Los resultados de la investigación fueron presentados en el artículo https://arxiv.org/abs/1706.00375 . Más información en idioma inglés aquí.

El polvo estelar más lejano

Los elementos químicos que forman todo lo que conocemos en la naturaleza —incluyéndonos— se crearon en el interior o al final de la vida de las estrellas (todos excepto el hidrógeno y helio que se formaron después del Big Bang). Esta transformación comienza con las reacciones nucleares que transmutan hidrógeno en helio y las siguientes que van generando elementos más pesados. Cuando las estrellas mueren, lanzan estos materiales al interior de sus galaxias formando, después de millones de años, polvo interestelar.

Viaje al centro de nuestra galaxia

En lo profundo del corazón de nuestra galaxia, la Vía Láctea, el telescopio espacial Hubble nos revela un mosaico formado por más de medio millón de estrellas. Excepto por unas pocas estrellas azules, visibles en primer plano, el resto de los astros en la imagen de abajo son miembros del cúmulo central de estrellas de la Vía Láctea: la agrupación más densa y masiva de estrellas en la galaxia. Escondido en el centro de este cúmulo esta el residente más impresionante de la Vía Láctea, un agujero negro supermasivo.